کوشا فایل
کوشا فایل بانک فایل ایران ، دانلود فایل و پروژهکوشا فایل
کوشا فایل بانک فایل ایران ، دانلود فایل و پروژهدانلود پایان نامه نانو کاتالیست
اختصاصی از کوشا فایل دانلود پایان نامه نانو کاتالیست دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
پایان نامه نانوکاتالیست
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:125
فهرست مطالب :
1-1-کاتالیست
1-2-انواع کاتالیزور
1-2-1-کاتالیست هموژن
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن)
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای
1-4-فعالیت و گزینش
1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی
1-6-کاتالیزور ایده آل
1-7-سرعت ویژه کاتالیست
1-8-گزینش پذیری
1-9-پایداری
1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست
1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست
1-12-تهیه کاتالیست
1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست
1-14-پایه کاتالیست
1-15-روشهای ساخت کاتالیزورها
1-15-1-روش رسوب گیری
1-15-2-روش Copercipitation
1-15-3-روش Raney
1-16-کاتالیزورهائی که غیر فعال می شوند
1-17-مکانیسم غیرفعال شدن کاتالیزور
1-17-1-واکنش های فساد
1-17-2-نفوذ حفره ای
1-17-3-انواع حمله سموم به سطح کاتالیزور
1-17-4-دیگر عوامل موثر در فساد
1-18-جذب سطحی
1-19-سینیک جذب سطحی
1-20-جذب سطحی بر روی یک سطح عریان
فصل دوم: نانوکاتالیست
مقدمه
2-1-کاتالیست ناهمگن
2-2-واکنشهای ناهمگن کجا اهمیت پیدا می کنند؟
2-3-بررسی فرآیند با Fincher-tropsch از نظر شیمیایی
2-4-کاتالیست سه گانه
2-5-فراوری نیمه هادیها و نانوتکنولوژی
2-6-دیگر زمینه های کاربرد دانش سطح
بخش اول:
2-7-ساختار سطح
2-8-ساختار ایده آل صاف
2-9-ترازهای سطح بالا و ترازهای مجاور آن
2-10-سطوح مقابل
2-11-سطوح جفت فلزی
2-12-مفهوم ناهمگنی سطح بخاطر مواد جذبی
2-13-بازسازی سطوح تمیز
2-14-جزیره ها
2-15-وضعیت الکترونی توده
2-16-فلزات نیم رساناها و نارساناها
بخش دوم
2-17-تحقیقات و بررسی های آزمایشی از سطح و ساختار ماده جذب شده
2-18-تکنیکها و روشهای تحقیقی با توجه به مرور اجمالی
2-19-اسکن گیری یا نمایش میکروسکوپی حاصل از کاوش و ایجاد سوراخ
2-20-نیروی اتمی میکروسکوپی
2-21-نمایش و اسکن میکروسکوپی حفاری یا سوراخ
2-22-مود یا روش تماس یا اتصال
2-23-روش نیروی اصطکاک
2-24-روش غیر تماسی
2-24-1-نمایش میکروسکوپی در نزدیکی سطح
2-24-2-پراکندگی الکترون یا انرژی پایین و کم
2-24-3-طیف سنجی الکترونیک
2-25-ادسرپشن لانگ مویریان
2-26-ادسرپشن لانگ مویریان (ادسرپشن مجزا)
2-27-ادسرپشن مویریان مجزا با برهم کنش های جانبی
2-28-ایزوترم های ادسرپشن: فرآیند جنبش شناسی
2-29-ایزوترم لانگ مویر
2-30-دسرپشن برنامه ریزی شده با دما
2-31-بررسی و تجزیه و تحلیل کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
2-32-بررسی کیفی طیف دسرپشن مبنی بر دما
خلاصه ای از مطالب مهم
بخش سوم
2-33-واکنش های سطح پیچیده (کاتالیزکردن و کندن)
2-34-اندازه گیری و سنجش سینتیک سطح و مکانیزم های واکنش
2-35-فرآیند هابر-بوش
2-36-از سنتیک های میکروسکوپی تا کاتالیز کردن
فصل سوم: کاربرد نانوکاتالیست در صنعت
3-1-گوگرد زدایی از سوختهای فسیلی با نانوکاتالیست
3-2-نانوکاتالیست و اینده سوختهای فسیلی
3-3-پیشرفت های نانوکاتالیست دارای این قابلیت هاست
3-4-برخی از کاربردهای تجاری شده و یا در مرحله تجاری شدن فناوری نانو
3-5-تصفیه گازهای خروجی از اگزوز با کاتالیزورهای نانوساختاری
3-5-1-تصفیه پساب های صنعتی با استفاده از نانوفیلتراسیون
3-5-2-تصفیه آبهای آلوده با استفاده از نانو مواد
3-6-کاهش آلایندگی حاصل از سوخت های دیزلی با کمک کاتایست های اکسیدی لرزان
3-7-کاتالیست ها و پیل های سوختی زیستی
3-8-افزایش فعالیت نانوکاتالیست ها توسط آب
3-9-کاتالیست های زیست محیطی
3-10-کاربرد نانوکاتالیست ها در هیدروکراکینگ فرآیندهای پالایش نفت
3-10-1-مقدمه
3-10-2-هیدروکراکینگ
3-10-3-کاربردهای فناوری نانو در هیدروکراکینگ
3-11-کاربرد مواد نانو متخلخل در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون فرآیندهای پالایش نفت
3-11-1-مقدمه
3-11-2-پلیمریزاسیون
3-11-3-ایزومریزاسیون
3-11-4-کاربردهای فناوری نانو در پلیمریزاسیون و ایزومریزاسیون
3-11-5-ایزومریزاسیون
3-12-طرح های کاتالیستی در حال بررسی
3-12-1-بررسی ساخت پوشش های کاتدی جهت آزادسازی گاز هیدروژن در فرآیند
3-12-2-بررسی ساخت کمپلکس متالوسنی بیس زیرکو تیم دی کلرید برای پلیمر
3-12-3-بررسی سنتز دی متیل اتراز گاز سنتز بر روی کاتالیست های دو عملگر
3-13-استفاده از تکنولوژی نانوکاتالیست برای تهدید کشورهای خاورمیانه
3-14-قابلیت های پیش بینی شده نانوکاتالیزورها
3-15-تحلیل
منابع و مأخذ
چکیده :
کاتالیست:
کاتالیست، کاتالیست ماده ای می باشد که فعل و انفعالات شیمیایی را سرعت می بخشد بدون اینکه خودش در فعل و انفعال معرف شود. کاتالیست مثبت در ساده ترین شکل آن را می توان بصورت زیر نشان داد:
(1-1)
C کاتالیست بوده و نهایتاً بدون تغییر باقی می ماند.
(1-2)
در واکنش شیمیایی گرچه از کاتالیست اسمی برده نمی شود ولی این موضوع به معنای این نیست که کاتالیست نقشی در این واکنش ندارد. اکسیداسیون SO2 توسط کاتالیست V2O5 بصورت زیر انجام می شود.
(1-4)
مشاهده می شود که V2O5 در واکنش شرکت دارد ولی در نهایت مصرف نشده است. کاتالیست سرعت رسیدن به حالت تعادل را در یک واکنش سرعت می بخشد ولی قادر نیست شرایط تعادل را تغییر دهد. ضمناً با اضافه نمودن کاتالیست واکنش در دمای کمتری نسبت به واکنش بدون کاتالیست انجام می شود. کاتالیست منفی ماده ای است که سرعت پیشبرد یک واکنش را کاهش می دهد و مانند کاتالیس های مثبت مورد مطالعه قرار نگرفته اند ولی با وجود این در واکنش های کاتالیستی دارای اهمیت خاص می باشد. هر ساله صنایع شیمیایی و نفت با استفاده از فرایندهای کاتالیس میلیون ها تن دارند از جموله برای کودهای شیمیایی، لاستیک و غیره. جامع ترین تعریف برای کاتالیزور بصورت زیر می باشد: عمل کاتالیزور بیدار کردن میل ترکیبی خفته در واکنش دهنده ها می باشد.
1-2-انواع کاتالیزور:
کاتالیزورها را می توان به 3 دسته بزرگ تقسیم کرد:
- کاتالیست های هموژن
- کاتالیست های هتروژن
- آنزیم ها (بیوکاتالیست ها)
1-2-1-کاتالیست هموژن: هنگامیکه کاتالیست ها با واکنش دهنده ها در یک فاز باشند هموژن نامیده می شوند.
این کاتالیست ها معمولاً بصورت مایع یا گاز می باشند بعنوان مثال در واکنش تهیه اتر از اتانول، اسید فسفریک یا اسید سولفوریک بکار گرفته می شود که با محیط واکنش دهنده ایجاد فاز نمی کند.
1-2-2-کاتالیست های هتروژن یا ناهمگن: هنگامیکه واکنش دهنده ها با کاتالیزور حداقل ایجاد دو فاز نمایند کاتالیزور را ناهمگن نامند. اکثر این کاتالیزور جامد بوده و واکنش روش فصل مشترک کاتالیزرورهای هموژن ارجحیت دارند زیرا در کاتالیزورهای هتروژن می توانند از سیستم Cointinus استفاده کرد. ولی برای جدا کردن کاتالیزورهای هموژن هزینة زیادی صرف می شود.
در کاتالیزورهای ناهمگن گزینش پذیری بیشتری وجود دارد و در جایی که بتوان از کاتالیزور هتروژن استفاده کرد از کاربرد کاتالیس هموژن اجتناب می شود.
1-2-3-کاتالیست های زیستی یا آنزیمها: آنزیمها پروتئین هایی با وزن 12000 تا 000/000/1 می باشند که عمل کاتالیتیکی روی آنها به غایت مخصوص می باشد و در مکانهای فعال یا Site انجام می گیرد. اینگونه کاتالیزورها در واکنش های مربوط به موجودات زنده و نیز در سنتز بسیاری از فرآورده های دارویی و غذایی شرکت دارند و دارای اهمیت قابل توجهی می باشند نخستین بار لویی پاستور در دهه 1850 با تحقیق دربارة تخمیر این کاتالیست ها نتایج جالبی بدست آورد. وی نشان داد که اورگانیسم ذره بینی مخمر باعث تبدیل گلوکز به اتانول می گردد او نتیجه گرفت که تخمیر از فرایندهایی است که درون سلولهای زنده انجام می گیرد. ادوارد بوخنر در سال 1897 گفت که عمل تخمیر در مادة موجود در عصارة مخمر حاصل می شود و این ماده را آنزیم نامید. هنگامی که مواد دیگر کشف شدند و توانستند در فرایندهای زیستی عمل کنند به آنها نام عمومی آنزیم اطلاق گردردی واژة آنزیم از واژه یونانی آنزیموس گرفته شده است که به معنی مادة حاوی خمیر مایع است (واژة ZYME به معنی خیمر مایع) واکنش کاتالیستی در قسمتی خاص از آنزیم انجام می شود که به آن مکان فعال یا سایت گفته می شود. یکی از محققین به نام فیشر نظریقة قفل و کلید را در رابطه با واکنشهای آنزیمی پیشنهاد کرد.
1-3-کاتالیست های هتروژن (ناهمگن) (Heterogeneous):
همانطور که قبلاً گفته شده اگر کاتالیزورها و مواد واکنش دهنده حداقل در دو فاز قرار گرفته باشند کاتالیزور را هتروژن یا ناهمگن می نامند.
کاتالیزورهای صنعتی معمولاً جامد می باشند و قسمت عمدة واکنش های صنعتی روی اینگونه کاتالیزورها انجام می گیرد.
کاتالیست های هتروژن به دو دستة بزرگ تقسیم می شوند:
- کاتالیزورهای توده ای (1)
- کاتالیزورهای پایه ای (2)
1-3-1-کاتالیزورهای توده ای:
در صورتی که فاز فعال تشکیل دهندة کاتالیست تنها به صورت فلز یا پایة خالص باشد کاتالیزور را توده ای گویند مانند کاتالیزور نیکل.
1-3-2-کاتالیزورهای پایه ای:
در این حالت معمولاً سایتهای فعال که عمدتاً عناصر واسطه می باشند روی یک پایه (معمولاً سیلیس، اکسید تیتان، اکسید منیزیم، کربن فعال، غیره) قرار می گیرد و پایه نقش نگه دارندة عناصر را دارد. بیشتر کاتالیست های صنعتی از این نوع می باشند به عنوان مثال کاتالیست های .
بطور کلی کاربرد کاتالیست ها بدین صورت باعث افزایش سطح به میزان قابل توجهی میشود که به علت وجود Rugosity یا ناهمواری و همچنین خلال و فرج و منافذ یا Poreهای درون جامدات میباشد.
نقش Pore بسیار با اهمیت است و این نقش نه تنها به دلیل ایجاد سطح بیشتر جهت افزایش سرعت واکنش است بلکه به علت ایجاد انتقال مواد می باشد.
1-4-فعالیت و گزینش Activity And Selectivity:
فعالیت کاتالیستی عبارت از میزان سرعت بخش فعل و انفعال است بنابراین این یک واکنش ممکن است با یک کاتالیست سرعت بیشتری داشته باشد تا با کاتالیست دیگر، یا ممکن است یک مادة دو گونه فرایند با دو نوع کاتالیست نشان دهد . Catalyist Selectivity
عبارت است از قدرت کاتالیست در مورد یک فرایند بخصوص در صورتی که امکان ایجاد فرایندهای دیگر نیز موجود باشد.
هر چه نوع کاتالیست مورد استفاده واکنشی را بیشتر در جهت تولید محصولات دلخواه سوق دهد به اصطلاح آن کاتالیست سلکتیوتر خواهد بود.
گزینش معمولاً با فشار، دما و ترکیبات شرکت کننده در فعل و انفعال و همچنین طبیعت کاتالیست بستگی دارد به طور مثال عمل کاتالیست را در تجزیة کاتالیستی اتانول آورده می شود. این واکنش بر روی مس به صورت زیر تولید فرمالدئید و بر روی آلومین تولید اتیلن و اتر می نماید.
این مسئله را می توان چنین توجیه کرد که در مورد اول مس جاذب هیدروژن و در مورد دوم و سوم آلومین جاذب آب می باشد. یک کاتالیست ممکن است یا از لحاظ گزینش یا فعالیت و یا هر دو مناسب باشد فاکتور Selectivity از اهمیت بیشتری برخوردار است.
معمولاً افزایش دما عمر کاتالیست را کاهش می دهد ولی با وجود این فعالیت را افزایش می دهد در صورتی که واکنش گرمازا باشد افزایش دما درصد تبدیل را کاهش می دهد گزینش معمولاً تابعی از درجه تبدیل و شرایط فعل و انفعال است. در رابطه با گزینش پارامترهای دیگری از جمله تبدیل و بهره نیز عنوان می شود.
مقدارR تشکیل دهنده
مقدار R اولیه
(1-8) = گزینش
مقدار P تشکیل دهنده
مقدار R اولیه
مقدار P تشکیل دهنده
مقدار R ترکیب شده
(1-9) = تبدیل
(1-10) = بهره
1-5-مراحل فعل و انفعال کاتالیستی:
در یک فعل و انفعال سرعت واکنش برحسب تغییر در مولهای یک ترکیب در واحد زمان برای واحد حجم مخلوط تعریف می شود. معمولاً مناسب خواهد بود که در رابطه سرعت جرم را به جای حجم مبنا قرار دهیم. بنابراین سرعت واکنش را می توان بصورت رابطة ریاضی چنین نوشت:
(1-11)
که V: حجم مخلوط ترکیب شونده ها، N: تعداد مولهای یکی از ترکیب شونده ها، F: تعداد مولهای شرکت کننده در واکنش در آغاز، W: وزن کاتالیست، X: تبدیل، t: زمان.
بین سرعت واکنش و غلظت ترکیب شونده ها رابطة سادة زیر وجود دارد:
(1-12)
که Ca و Cb به ترتیب غلظت ترکیب شونده های B, A و اعداد ثابت و K سرعت است طبق معادله آرینوس با دما تغییر می کند. بعنوان مثال دو واکنش فرضی شیمیایی یکی هموژن و بدون کاتالیست و دیگری همراه با کاتالیست را در نظر می‌گیریم معمولاً سرعت واکنش کاتالیستی از سرعت واکنش هموژن بدون کاتالیست بیشتر است.
1-6-کاتالیزور ایده آل:
کاتالیزوری ایده آل است که دارای مشخصات زیر باشد:
1-فعالیت بالا، 2-گزینش پذیری بالا، 3-پایداری بالا، 4-هزینه های تولید پایین.
1-Activity یا فعالیت به طرق مختلف بیان می شود که در هر صورت با سرعت واکنش ارتباط دارد.
(1-13)
ساده ترین روش برای بررسی فعالیت محاسبه درصد تبدیل یا Conversion می باشد درصد تبدیل عبارت است از جمع جبریکل مواد تولید شده یا (مقدار اولیة باقیمانده ماده-100)
1-7-سرعت ویژه کاتالیست: Specific Rate
عبارت است از تعداد مولهای ماده تبدیل شده بوسیله یک گرم فاز فعال (معمولاً فلز)
(1-14) = سرعت ویژه
(1-15) Q= Flow Rate
Q: عبارت است از حجم در حالت مایع خوراک در واحد زمان که وارد راکتور می شود.
P: دانسیتة خوراک، M: جرم مولی خوراک و در صورتیکه چند جسم باشد جرم مولی متوسط.
Conversion: تعداد مولهای تبدیل شده
تعداد مولها در ساعت که وارد راکتور می شوند.
%Metal: به ازاء یک گرم فلز
MCetal: جرم کاتالیست، محاسبة فعالیت بر حسب واحد Site که به آن TNH-1=Turn Over Numb یا شماره چرخش گفته می شود.
D:Dispersion
= تعداد مولهای فلز بکار گرفته شده.
1-8-گزینش پذیری:
پارامتر بسیار مهمی در مشخص کردن یک کاتالیزور ایده آل است. هنگامیکه یک واکنش انجام میشود. مادة بخصوصی برای تولید مورد نظر می باشد و معمولاً گزینش پذیری نسبت به ماده مورد نظر محاسبه می گردد ولی همزمان مواد دیگری نیز بطور ناخواسته تولید می شود. پس کاتالیزوری مناسب است که بتواند واکنش را در جهت مورد نیاز به سرعت بیشتر پیش ببرد چنین کاتالیزوری را در اصطلاح Selevtivity می گویند.
درصد ماده تولید شده
Conversion
(1-17)
SelctivityB= *100=
هنگامی که گزینش پذیری صد در صد باشد Selectivity همان درصد محصول است. در پاره ای موارد گزینش پذیری نسبت به تمام محصولات محاسبه می شود به عنوان مثال در واکنش فوق:
Selectivity از نظر صنعتی بسیار با اهمیت است. در صورتی که کاتالیزوری با فعالیت کم ولی گزینش پذیری بالایی داشته باشد در بسیاری از موارد از کاتالیزور گزینش پذیرتر استفاده می شود، زیرا کاتالیزوری که محصول مورد نظر را با درصد بالایی تولید کند باعث می شود که عملیات بعدی روی جداسازی کمتر باشد.
1-9-پایداری:
یکی از پارامترهای مهم برای ارزیابی کاتالیزورها می باشد یک کاتالیزور پایدار (Stable) باید دارای خصوصیات های زیر باشد:
1-از نظر مکانیکی مقاوم باشد تا در راکتور فرسوده نشود و بتواند مدت زمان طولانی دوام داشته باشد در غیر اینصورت در اثر حرارت و جریان سایش پیدا کرده و به تدریج پودر شده و با جریان خوراک از راکتور خارج می گردد و مشکلاتی از قبیل: افت فشار در راکتور، بسته شدن شیرها و .. پدید می آورد مقاومت مکانیکی هنگامی مفهوم خود را داراست که کاتالیزور با دانه بندی خاص مشخص شود. طبیعتاً در کاتالیزورهای پودری که در راکتورهای همزمان دار استفاده می شود.
1-مقاومت مکانیکی بی معنی است.
2-مقاومت در مقابل حرارت یا شوک حرارتی
3-مقاومت در مقابل سموم
یکی از مهمترین فاکتورها برای ارزیابی یک کاتالیزور تغییرات فعالیت آن نسبت به زمان می باشد اکثر کاتالیزورها در شروع واکنش دارای فعالیت نسبتاً بالایی هستند ولی بتدریج فعالیت خود را از دست می دهند.
هر چه شیب کاهش فعالیت کمتر باشد کاتالیزور مناسب تر است. دو دلیل اساسی دما پایین آمدن فعالیت کاتالیزور با گذشت زمان است.
1-سمومی که همراه خوراک وارد راکتور می شود.
2-سمومی که در راکتور تولید می شود.
1-10-خصوصیات فیزیکی کاتالیست:
افزایش سطح یک جامد اثر چشمگیری بر مقدار جذب گازهای مختلف بر روی آن داشته و فعالیت آن را بعنوان کاتالیست می افزاید برای استفاده های کاتالیستی خواه بطور مستقیم یا بعنوان پایه کاتالیست موادی با سطح حتی بیش از 100 متر مربع ساخته شده است. خصوصیات دیگر کاتالیست (علاوه بر کمیت سطح) نیز می تواند نقش مهمی در تعیین فعالیت کاتالیست ایفا نماید.
بعنوان مثال در شرایط خاصی با اینکه سطح یک کاتالیست خیلی بالا است ولی به علت کوچک بودن منافذ مولکولهای مواد شرکت کننده در واکنش نمی توانند به سرعت در منافذ نفوذ نمایند و از مقاوم سطح موجود استفاده نمایند و در شرایط دیگری ممکن است نحوة توزیع منافذ اهمیت پیدا کند حال به پارامترهایی که علاوه بر سطح در بالا بردن و یا پایین آوردن فعالیت کاتالیست می توانند موثر باشند می پردازیم.
1-دانسیته: برای یک جامد دارای منفذ دانسیته های مختلفی تعریف می شود.
الف) دانسیته توده ای و bulk density: عبارت است از وزن تقسیم بر حجم بستری که آن مقدار کاتالیست در آن جای داده شده است.
ب)دانسیتة ظاهری: عبارت است از وزن واحد حجم کاتالیست. برای کاتالیست های با شکل هندسی یکدست و یکنواخت، وزن نمونه ای از آن برای محاسبة دانسیته کفایت می کند برای محاسبة دانسیته ظاهری روشهای گوناگون وجود دارد ولی قابل اطمینان‌ترین روش، روش افت فشار است که در توده ای از کاتالیست در یک بستر به ارتفاع L میتواند بوجود آید.
ج)دانسیتة حقیقی: عبارت است از وزن واحد حجم جزء کاتالیست
2-اندازة منافذ: با وجود اینکه سطح زیاد کاتالیست می تواند نشان دهندة فعالیت بالای آن باشد ولی نباید مقایسة کاتالیست ها فقط بر مبنای کم و زیاد بودن سطح انجام شود زیرا سطوح منافذ کاتالیست ممکن است کلاً در دسترس مواد شرکت کننده در واکنش نباشند از جمله دلایلی که برای این موضوع وجود دارد این است که اندازة منافذ داخل کاتالیست به قدری کوچک باشد که مواد شرکت کننده در واکنش نتوانند براحتی در آن وارد شوند بنابراین لازم است که متوسط شعاع منافذ- چگونگی توزیع منافذ و چگونگی ارتباط این منافذ نیز مشخص باشد.
1-11-خصوصیات مکانیکی کاتالیست:
1-آزمایش مقاومت در مقابل فشار:
یکی از روشهای معمول این است که به آهستگی بر روی توده ای از کاتالیست که در سیلندر قرار دارد بوسیلة یک پیستون فشار وارد آوریم و جابجایی کاتالیست را بر حسب فشار وارد آمده اندازه گیری می نمائیم.
دانه های کاتالیست را می توان بطور مجزا نیز تحت فشار قرار داد در اندازه گیری مقاومت کاتالیست ها مقاومت شعاعی از مقاومت محوری دارای اهمیت بیشتری است.
2-مقاومت در برابر سایش:
مقاومت در مقابل سائیدگی برای کاتالیست های با بستر ثابت به این دلیل اهمیت دارد که سایش را در موقع پر کردن راکتور به حد مینیمم برسانند یکی از روشها این است که تعداد از دانه های کاتالیست را در سیلندرهایی که در آن دانه های سرامیکی قرار داده شده‌اند ریخته و در مدت زمان معینی بر روی دستگاههای مخصوص بچرخانیم و میزان سایش را با وزن مقدار کاتالیست پودر شده مشخص نموده و درصد آن را تعیین نمائیم.
3-آنالیز دانه ای کاتالیست ها:
برای اندازه گیری توزیع پراکندگی ذرات با اندازه های مختلف کاتالیست از الک هائی با اندازة سوراخهای مختلف و استاندارد استفاده می شود. برای این کار یک سری الک که به ترتیب از بالا به پایین اندازة منافذ صفحة الک کوچکتر می شود را بر روی دستگاهی که مرتب و بطور یکنواخت الک‌ها را تکان می دهد و بدین ترتیب وزن مشخصی از کاتالیت که بر روی اولین الک قرار دارد بسته به اندازة ذرات آن از الکهای متوالی رد میشود و بر روی هر الک مقداری از آن باقیمانده و بقیه رد شده و به الک بعدی وارد میشود و بدین ترتیب درصد اندازه ذرات و توزیع آن معلوم می شود.
1-12-تهیه کاتالیست:
علم تهیه کاتالیست از جمله عواملی است که اطلاعات مربوط به ساخت آن کمتر گزارش شده است و گرچه اغلب کتب و مجلات علمی از مقالات و داده های مربوط به آن انباشته است ولی به علت سوددهی فراوان این ماده سازندگان سعی دارند که جزئیات روشهای تهیه را منتشر نکنند و در مقابلات فقط به کلی گویی اکتفا شده و اطلاعات اساسی حفظ می شود.
برای تولید و ساخت کاتالیست فقط داشتن ترکیبات شیمیایی آن کافی نیست بلکه در اغلب موارد خصوصیات فیزیکی کاتالیست از قبیل: ساخت سطح ویژه، اندازة ذرات، اندازة منافذ، چگونگی توزیع منافذ و ساختمان کریستالی نقش اساسی در میزان فعالیت و گزینش آن برای استفادة یک فعل و انفعال شیمیایی خاص بازی می نماید.
1-13-موارد مورد استفاده در ساخت کاتالیست:
کاتالیست های تجاری ندرتاً از یک ترکیب درست شده اند در هر کاتالیست مورد استفاده در صنایع علاوه بر عوامل فعال ترکیبات دیگری از جمله محمل ها یا پایه ها، پرموترها (Promoters) و عوامل گیرنده (Binders) مورد استفاده قرار می گیرد.
1-14-پایه کاتالیست:
به مواردی اطلاق می شود که قسمت بدنة کاتالیست را تشکیل می دهند و ترکیبات آن فعال کننده بر روی آنها قرار می گیرند. در اغلب موارد پایه کاتالیست اصلاً فعالیت کاتالیستی ندارند پایه کاتالیست به علل زیر استفاده می شود.
و...
پاورپوینت تولید نانو به کمک روش سل-ژل+روشهای کلی تولید نانو
اختصاصی از کوشا فایل پاورپوینت تولید نانو به کمک روش سل-ژل+روشهای کلی تولید نانو دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
پاورپوینت تولید نانو به کمک روش سل-ژل
+روشهای کلی تولید نانو
دانلود مقاله کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران
اختصاصی از کوشا فایل دانلود مقاله کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:67
فهرست مطالب :
فناوری نانو چیست؟ -----------------------------------------------------3
مقیاس نانو -------------------------------------------------------------3
کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران(آسفالت)-------------------------------4
کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان --------------------------------------9
استفاده از فناوری نانو برای پیشگیری از ریزش پل‌ها --------------------------12
انقلاب فناوری‌نانو در معماری---------------------------------------------14
فناوری نانو در تصفیه آب-------------------------------------------------19
استفاده از فناوری نانو در ساخت سیمان ------------------------------------38
نانو تکنولوژی برای سیمان در حجم زیاد------------------------------------41
کاربرد مواد نانو در صنعت بتن---------------------------------------------47
کاربرد فناوری نانو در زلزله-----------------------------------------------52
چکیده :
فناوری نانو چیست؟
فناوری‌نانو واژه‌ای است کلی که به تمام فناوری‌های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق میشود. معمولاًمنظور از مقیاس نانوابعادی در حدود 1nm تا 100nm میباشد. (1 نانومتر یک میلیاردیم متر است).اولین جرقه فناوری نانو (البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقیم دستکاری کنیم.
http://www.mohand.es/story/308
مقیاس نانو
سازمان بینالمللی استانداردها یک متر را بدین گونه تعریف کرده است:
طولی که توسط نور در خلأ در بازه زمانی 29979457/1 ثانیه طی میشود، یک متر میباشد ویک نانومتر 10-9متر میباشد.با ایجاد ارتباط میان اندازه اتم‌ها و مقیاس نانو میتوان یک نانومتر را راحت‌ترتصورکرد. یک نانومتر برابر قطر 10 اتم هیدروژن و یا 5 اتم سیلسیم میباشد. درک این موضوع برای افراد معمولی نیز راحت‌تر میباشد.
همچنین :
یک نانو متر یک میلیاریم متر است.
یک گلبول قرمز دارای عرض تقریبی هفت هزار نانومتر است.
یک مولکول آب دارای قطری حدود 1 نانو متر است.
مولکول اندازه پروتئینها بین 1 تا 20 نانومتر است .
طبق تعاریف مقیاس طولی بین 1 نانومتر تا 100 نانومتر را مقیاس نانو می گویند
تصور کنید که در یکی از گرمترین روزهای آفتابی در تابستان، نور خورشید مستقیما به اتاق شما می تابد و هیچ راه گریزی به جز استفاده از پنجره هایی با شیشه های دودی برای متعادل تر کردن گرما و نور اتاق ندارید. همچنین دوست دارید تا تنها زمانی که نور شدت دارد شیشه درست مانند عینک های فتوکرومیک دودی شوند.
کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران(آسفالت)
واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو در سال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد (وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر میباشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کی اریک درکسلر در کتابی تحت عنوان : «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو»بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار داده و بعدها آنرا در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد.
خلاصه
در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“ با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی میشود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است. به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.
تاریخچه
در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“
با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی میشود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است.
به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمیر کنند برای بسیاری دور از ذهن به نظر می‌رسید. بنابراین صنعت آسفالت-قیر به یک تحول نیاز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوری نانو را دیده و مزایای آن را درک نمایند.
دکتر لیوینگستون، فیزیکدان برنامه تحقیقات زیربنایی پیشرفته در اداره کل بزرگراه‌های فدرال (FHWA)، می‌گوید: ”آسفالت و سیمان هر دو جزء نانومواد میباشند. تاکنون ما نتوانسته‌ایم بفهمیم که در این سطح چه اتفاقی می‌افتد، اما این اثرات بر عملکرد مواد تاثیر می‌گذارند.“
بنا بر گفته لیوینگستون، یک ماده پلیمری ساختاری که میتواند به طور خود به خودی ترک‌ها را اصلاح نماید، قبلاً تولید شده است. این پیشرفت قابل ملاحظه با استفاده از یک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و یک آغازکننده شیمیایی کاتالیستی درون یک بستر اپوکسی ایجاد شده است.
یک ترک در حال ایجاد موجب گسستن میکروکپسول‌های موجود شده، در نتیجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصیت مویینگی درون ترک رها میشود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتالیزور موجود، این عامل شروع به پلیمریزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم می‌چسباند.
این روش میتواند منجر به تولید آسفالتی شود که ترک‌های خود را اصلاح میکند. لیوینگستون می‌گوید: ”هیچ‌کس نمی‌تواند برای رشد این فناوری زمانی را پیش‌بینی کند، اما پیشرفت واقعی در حال انجام است و قابلیت‌های موجود بسیار هیجان‌آور میباشند.“
با این حال، برای استفاده‌کنندگان فعلی آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، یا نبود تأخیر به خاطر تعمیرات آسفالت، بسیار دور از دسترس بوده و نگرانی‌های جدی آنها را برطرف نمی‌سازد.
محیط زیست عامل اصلی تأثیرگذار در فرایند تصمیم‌گیری برای پروژه‌های بزرگراه در بسیاری از کشورها است. مزایای یک آسفالت متفاوت برای جاده‌ها از دیدگاه زیست‌محیطی و مصرف انرژی، تنها یک بخش مهم از فرآیند تصمیم‌گیری است. دیدگاه‌های زیست‌محیطی موجب تسریع پیشرفت‌های فنی و اجتماعی می‌شوند. نیازهای چندگانه حفاظت از محیط زیست شامل: محدود نمودن انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف کمتر انرژی، کاهش سر و صدای ترافیک و اطمینان از سلامتی و راحتی در رانندگی، اهدافی هستند که به دلیل ایجاد مسئولیت مشترک، مهم‌تر از تمام پیشرفت‌های علمی میباشند.
یکی از این اهداف بستن چرخه مواد یا استفاده صد در صدی از مواد قابل بازیافت در ساخت جاده است. صنعت در این زمینه تجربه زیادی در مورد استفاده از محصولات فرعی در آسفالت به دست آورده است.
مثال‌هایی از مواد زایدی که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتند از: تفاله کوره شیشه‌دمی، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌های شهری، خاکستر موجود در مراکز تولید برق به وسیله زغال، آجر‌های خرد شده، پلاستیک حاصل از سیم‌های برق قدیمی و لاستیک حاصل از تایرهای کهنه.
با این حال، استفاده موفقیت‌آمیز از این محصولات وابسته به تحقیقات کامل در زمینه منابع و ویژگی‌های آنها بوده و معمولاً در سطح پایینی قابل انجام است. در این حالت امکان بررسی پیوسته عملکرد آسفالت نیز وجود دارد که خود موضوعی مورد بحث است.
با این حال، مطابق گفته‌های مارک بلشه، مدیر آسفالت لاستیک در پروژه آسفالت‌سازی آرام آریزونا، حمایت عمومی - نه تحقیقات علمی- کلید توسعه صنعت تولید آسفالت با استفاده از محصولات فرعی است.
پرژه آریزونا ارزشی معادل 34 میلیون دلار داشته و در همین سال به پایان خواهد رسید. این پروژه تقریباً 70 درصد (185 کیلومتر)آزادراه ناحیه فونیکس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولانی صدای ناشی از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.
آسفالتِ دارای لاستیک تنها درصد بسیار کم و تقریباً بی‌اهمیتی از درآمد صنعت ساختمانی را به خود اختصاص میدهد، اما بلشه می‌گوید که با افزایش رغبت عمومی این درصد افزایش خواهد یافت.
به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقیقات آسفالت لاستیک (JARRG)، که شامل مجموعه‌ای از تولیدکنندگان تایر و شرکت‌های آسفالت‌سازی میباشد، یک اتصال‌دهنده آسفالت بسیار ویسکوز را توسعه دادهاند که از انبساط و پخش تایرهای کهنه‌ای که به صورت بسیار ریز ساییده شده‌اند، تولید میشود. این اتصال دهنده در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته میشود.این ماده میتواند به عنوان یک ماده الاستیک مابین مواد متراکم دیگر عمل نموده و از این طریق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومی به این محصول بسیار خوب است.
بلشه می‌گوید: ”افرادی که در صنعت آسفالت لاستیک درگیر بوده‌اند، همواره سعی کردهاند که آن را به دلیل ویژگی‌های مهندسی بسیار عالی‌اش به فروش برسانند. امّا بیش از هر چیز این محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت این قضیه، استقبال عمومی قرار دارد.“
وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) سه سال پیش یک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استیشن در ناحیه آریزونا به کار برد. بلشه می‌گوید که به محض اتمام آسفالت این بزرگراه، ADOT و مسئولین محلی سیل عظیمی از تلفن‌ها و ایمیل‌ها را دریافت نمودند که از اشتیاق مردم نسبت به این جاده کمصداتر حکایت داشت.
البته همه چیز آسفالت لاستیک کامل نیست. این مخلوط باعث ایجاد بخار و بو در فرآیند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازیافت بودن آن بحث وجود دارد. این آسفالت نسبت به آسفالت‌های معمول بسیار گران‌تر بوده و آسفالت‌کارانی که تا به حال با این ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که باید در یک بازه دمایی معین انجام شود، دچار مشکل باشند.
ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومی درست باشد، اما روی دیگر سکه این است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کمصداتر و در عین حال دارای اثرات زیست‌محیطی کمتر، افزایش یافته است. این امر باعث تمرکز بیشتر تحقیقات بر روی مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.
افزایش عمومی در میزان حمل و نقل، بار بیشتر بر روی محور، و فشار بیشتر تایر بر روی جاده، تقاضا برای آسفالت‌های قوی‌تر وبادوام‌تر را افزایش میدهد. حمل و نقل بیشتر به این مفهوم نیز میباشد که ایجاد مشکل در حمل و نقل برای تعمیرات جاده‌ای مطلوب نیست و این امر موجب ایجاد تقاضای بیشتر برای تحقیق و توسعه مؤثر می‌گردد.
http://emjm.blogfa.com/cat-7.aspx
کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان
طبق برآوردهای انجام شده تجهیزات ساختمانی سالانه 1000 میلیارد دلار درآمد ایجاد می‌نمایند. صنعت مربوط به تجهیزات ساختمانی یکی از صنایعی است که فناوری نانو و نانومواد می‌توانند در آن کاربرد وسیعی داشته باشند. در حال حاضر فناوری نانو در برخی محصولات و تجهیزات ساختمان‌سازی مانند پنجره‌های خود تمیزشونده و صفحات خورشیدی منعطف برای رنگ‌آمیزی ساختمان‌ها، مورد استفاده قرار میگیرد. البته کاربردهای بسیاری؛ مانند بتن‌های خود ترمیم شونده، مواد ضد اشعه UV و IR، پوشش ضدمه و سقف‌ها و دیوارهای منتشر کننده نور
نیز در حال توسعه میباشند
امروزه حسگرهای توانمند فناوری نانو قادرند درجه حرارت، رطوبت و ذرات سمی معلق در هوا را کنترل کنند. تا سال 2012 انتظار می‌رود بازار حسگرهای فناوری نانو به 2/17 میلیارد دلار برسد. به زودی حسگرهای ارزان‌قیمت برای کنترل لرزش‌ها، پوسیدگی‌ها و دیگر ملاحظات عملکردی در ساختمان‌سازی ، وارد بازار خواهند شد. فناوری نانو به سرعت باطری‌ها و وسایل بدون سیم مورد استفاده در این حسگرها را بهبود میدهد.
در آینده‌ای نه چندان دور حسگرها در ساختمان‌ها، جمعآوری اطلاعات درباره محیط و کاربردهای
ساختمان‌سازی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. عناصر تشکیل‌دهنده ساختمان‌ها و بناها، هوشمند خواهند شد. البته نانوحسگرها و مواد ساختمان‌سازی نانویی سئوالاتی را برای طراحان، سازندگان، مالکان و استفاده‌کنندگان از ساختمان‌ها ایجاد کرده است. اما آنچه که بدیهی به نظر می‌رسد این است که ساختمان‌ها، هوشمند می‌شوند و
نانومواد به عنوان یکی از عناصر اصلی ساختمان مد نظر قرار میگیرد
ریسکهای مربوط به سلامتی و محیط زیست
بدون شک ساختمان‌ها یکی از حوزه‌های اصلی تماس انسانها با نانوذرات از طریق تنفس یا جذب از طریق پوست میباشد. هم‌اکنون در سیستم‌های تصفیه هوای ساختمان از کاتالیست‌های فلزی نانومقیاس و دیگر کاربردهای فناوری نانو برای از بین بردن آلوده‌کننده‌های هوا، استفاده میشود. نانوذرات موجود در این *****ها می‌توانند از طریق هوا در ساختمان منتشر شده و وارد بدن انسان شوند. بایستی درباره اثرات سلامتی نانوذرات که از طریق تنفس به بدن نفوذ میکنند تحقیقات دقیقی انجام گیرد. ممکن است نانو ذرات از طریق محصولات تمیز کننده وروکش‌ها نیز منتشر شوند
تولیدکنندگان نانو*****ها، محصولات تمیز کننده و روکش‌ها اظهار میکنند فناوری نانو این محصولات را از نظر محیطی نسبت به سایر محصولات بی‌خطر‌تر میکند. ما هم اکنون نانوذرات را از طریق دامنه گستردهای از محصولات، از صفحات خورشیدی تا وسایل آرایش، بدون داشتن اثرات مضر آشکار جذب می نماییم.
اگر آب مورد استفاده در ساختمان‌ها از طریق نانو*****های موجود در بازار تصفیه شوند ممکن است نانوذرات وارد بدن شوند. انتشار نانوذرات در محیط ممکن است اثرات مخربی بر محیط زیست داشته باشد. ممکن است که پاک کننده‌ها نیز از طریق سیستم‌های دفع فاضلاب ساختمان‌ها وارد محیط‌زیست شوند. در حالی که نانو*****ها پاک بودن آب و هوای خروجی از ساختمان‌ها را تضمین میکنند، اثرات زیست‌محیطی نانوذرات بایستی به وسیله
معماران و محققان مورد بررسی قرار گیرد
ریسکهای اجتماعی
در صورتی که حسگرها بسیار رایج شوند نوع کاملاً متفاوتی از ریسک ممکن است به وجود آید
ممکن است با استفاده گسترده از عناصر هوشمند در ساختمان‌سازی، حریم خصوصی افراد در معرض خطر قرار گیرد. هم‌اکنون فناوری‌های بدون سیم مانند تلفن‌های همراه برای استفاده‌کنندگان در حال گسترش میباشد. در اسپانیا، مکزیک و آمریکا ساکنان ساختمان‌ها از طریق تراشه‌‌های کار گذاشته شده در ساختمان‌ها کنترل می‌شوند. با گسترش فناوری‌های کنترل کننده پاسخ استفاده کنندگان چه خواهد بود؟
درباره حریم خصوصی افراد، سئوالی که مطرح میشود این است که چه کسی محیط ساختمان‌ها را کنترل میکند و این عمل را چطور انجام میدهد؟ اگرچه عناصر ساختمان‌ها مناسب با سلایق استفاده کنندگان و شرایط محیطی می‌گردد ولی مسائل مربوط به کنترل ساختمان ها میتواند به عنوان یکی از مشکلات اساسی مطرح باشد. برای مثال فناوری نانو این امکان را به وجود آورده است تا میزان شفافیت شیشه‌های پنجره‌های ساختمان ها مطابق با سلایق استفاده‌کنندگان تغییر کند، ولی سؤالی که مطرح است این است که چه کسی میزان شفافیت شیشه‌ها را کنترل میکند؟
معضلاتی که پذیرندگان اولیه کاربردهای این فناوری با آن مواجه‌اند
با استفاده از نانومواد و فناوری نانو در ساختمان‌سازی همه استفاده‌کنندگان این فناوری نوظهور با مشکلاتی مواجه خواهند شد. سؤالی که در این جا مطرح است این است اگر حادثه بدی رخ دهد آیا ریسکهای فناوری نانو مورد توجه قرار میگیرد؟ باید به خاطر داشت که توسعه‌دهندگان فناوری نانو در ابتدا از مزایای این فناوری بسیار صحبت نمودند. اما آنچه که بدیهی به نظر می‌رسد این است که تا به امروز به همه جنبه‌های نانومواد و فناوری‌نانو توجه نشده است. لذا بایستی ترسی از توسعه نانومواد و فناوری‌نانو نداشته باشیم زیرا که فناوری‌نانو دربرگیرنده فرصت‌های ارزشمندی برای بهبود عملکرد ساختمان‌ها، سلامت استفاده‌کنندگان و کیفیت محیط‌زیست میباشد .
منبع:interestingphysic
http://www.iran-eng.com/showthread.php?t=12514
استفاده از فناوری نانو برای پیشگیری از ریزش پل‌ها
محققان دانشگاه «میشیگان» موفق به ساخت پوششی از جنس نانو لوله‌های کربنی شده‌اند که به ادعای آنها می‌توانند مانع از تکرار سوانحی مانند ریزش پل I-35 بر روی رودخانه «می سی سی پی» و یا وارد شدن آسیب به هواپیماها و فضاپیماها شود.
به گفته جروم لینچ، استادیار دانشگاه میشیگان و مسؤل این تحقیق، این پوشش فناوری برتر از لایه‌هایی از پلیمر با شبکه‌هایی از نانو لوله‌های کربنی ظریف ساخته شده است و میتواند الکترون‌ها را در سرعت‌های پرتابی هدایت کند.
این لایه باریکتر از یک تار موی انسان است اما به بازرسان و متخصصان امکان میدهد که بدون آزمایش کردن فیزیکی بتوانند از نزدیک صحت و سلامت یک پل یا یک ساختمان را کنترل کنند.
در این روش هیچ نیازی به مداخله انسان نیست، فقط وقتی این فناوری نانو در جایی به کار گرفته شود، پوششی در اختیار خواهیم داشت که در هر زمانی که تحریک شود، در برابر عوامل محیطی واکنش نشان خواهد داد.
این لایهها ویژگی‌های حسی متفاوتی دارند، برای مثال یک لایه ممکن است نسبت به خاصیت اسیدی فلز و لایه دیگر به شکستگی‌ها یا کشیدگی‌ها حساسیت داشته باشد.
وقتی شکستگی یا کشیدگی بر روی پل یا ساختمان اعمال شود رفتار الکترون‌هایی که از میان لایه عبور میکنند تغییر میکند.
به منظور جمعآوری این تغییرات که در صورت بروز حادثه ایجاد می‌شوند دانشمندان از الکترودها یا گره های بی‌سیم استفاده میکنند که در طول ساختار پل تعبیه شده‌اند.
هر گره دارای یک رایانه ظریف است که اطلاعات به دست آمده از شبکه های نانولوله را تحلیل و بررسی میکند و به صورت دوره‌یی سیگنال‌هایی را از طریق یک شبکه بی‌سیم به نزدیکترین سرور رایانه‌یی ارسال میکند.
به این ترتیب متخصصان می‌توانند از راه دور هر گونه آسیب احتمالی وارد شده به پل را در همان مراحل بسیار اولیه و پیش از وقوع حادثه شناسایی و در نتیجه پیشگیری کنند.
در مورد فضاپیماها هم به این ترتیب است که فضانوردان می‌توانند با استفاده از این پوشش از داخل شاتل و بدون نیاز به پیاده روی‌های خطرناک فضایی، آسیب‌های احتمالی وارد شده به شاتل را بازرسی کنند
انقلاب فناوری‌نانو در معماری
دانشجویان دانشگاه ایالتی بال با همکاری موسسه فناوری ایلینویز ساختمان‌هایی را طراحی میکنند که در آنها از نانومواد استفاده میشود. انتظار می‌رود این ساختمان‌ها در طی 20 سال آینده به طور انبوه ساخته شوند.
این ساختمان‌ها در برگیرنده قطعات مبتنی بر ساختار نانولوله‌های کربنی، روشنایی مبتنی بر نقاط کوانتومی و نانوسنسورهایی است که به همراه هم ساختمان‌هایی مستحکم‌تر، هوشمندتر و حساس‌تر نسبت به محیط را ایجاد خواهند کرد.
در پروژه این دانشجویان قطعات مبتنی بر نانولوله‌ها، ساخت دیوارهای شفا ف و مقاوم در برابر فشار، بدون نیاز به ستون و حایل را ممکن می‌سازند.
با استفاده از نقاط کوانتومی میتوان دیوارها و سقف‌های روشن یا با رنگ متغیر از طریق زدن یک کلید، ساخت.
نانوسنسورها در عناصر ساختمان محیط هوشمندی را ایجاد میکند که درآن ساختمان‌ها دائما با محیط خود منطبق می‌شوند.
لازم به ذکر است که این دانشجویان در پروژه خود ملاحظات اجتماعی و محیطی ناشی از فناوری‌نانو را نیز مدنظر قرار دادهاند.
فناوری نانو در تصفیه آب
این گزارش مروری بر انواع کاربردهای فناوری‌نانو در تصفیه آب است و برای نشان دادن هر یک از آنها، به مثال‌های ویژه‌ای از نوآوری‌های فناوری‌نانو اشاره میشود. باید توجه داشت که در حوزه فناوری‌نانو محصولات و روشهای بسیار دیگری توسعه یافته، یا می‌توانند موجود باشند و اینکه بسیاری از اطلاعات موجود درباره این مثال‌ها مبتنی بر اطلاعاتی است که تولیدکنندگان منتشر کردهاند. از آن جایی که این محصولات هنوز در بازار موجود نبوده، یا مدت زیادی از حضورشان در بازار نمی‌گذرد، مطالعات پراکنده‌ای نسبت به عملکرد آنها در حال انجام است. این متن به اطلاعات موجود درباره خطرات ناشی از این فناوری برای سلامت بشر یا محیط‌زیست اشاره ندارد؛ چرا که این موضوع نیازمند بحث جداگانه‌ای است.
و...
روشهای سنتز نانو ذرات اکسید تیتانیوم
اختصاصی از کوشا فایل روشهای سنتز نانو ذرات اکسید تیتانیوم دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .
روشهای سنتز نانو ذرات اکسید تیتانیوم
مقدمه ای کامل و جامع و بسیار مناسب برای پایان نامه های رشته فیزیک، شیمی، نانوفیزیک،نانوشیمی، مهندسی مواد و ...
حاصل از ترجمه مقالات ISI با 47 رفرنس معتبر - 40 صفحه فایل word با فهرست مطالب، جدولها و شکلها و با رعایت تمام نکات نگارشی
payannameht@gmail.com
---------------------------------------------------------------------
فایلهای مرتبط :
خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تیتانیوم
----------------------------------------------------------------------
خواص و کاربردهای نانوساختارهای دیاکسید تیتانیوم بهشدت به اندازه ذرات، ساختار، مساحت سطح موثر و خواص سطحی آن وابسته است. از آنجایی که، این خواص بهنوبه خود تحت تاثیر روشهای سنتز میباشند، در این فصل مروری بر روشهای مختلف سنتز نانوذرات و لایههای نازک TiO2 خواهیم داشت.
واکنشهای شیمیایی برای سنتز مواد میتواند در حالت گاز، مایع یا جامد انجام شود. سرعت نفوذ واکنشگرها در فاز گاز یا مایع، چندین برابر از فاز جامد بیشتر است. از اینرو روشهای سنتز نانوساختارها را میتوان به دو دستهی کلی، روشهای سنتز از فاز مایع (محلول) و سنتز از فاز بخار تقسیم کرد.
2-1- روشهای سنتز از فاز مایع
در طی فرایندهای رسوبدهی از فاز مایع یا محلول، مواد از طریق چگالش به حالت جامد تبدیل میگردند. از این رویکرد، معمولاً برای سنتز لایهها و پودرهایی با خلوص بالا استفاده میشود.
2-1-1- روش سلژل (Sol-gel)
فرآیند"سل-ژل" اولین بار در اواخر قرن نوزدهم کشف شد و از اوایل دهه 40 بهطور گستردهای مورد استفاده قرار گرفت. سلژل یک روش شیمیاییتر برای ساخت لایههای نازک[1]، پودرها و غشاءها[2]میباشد. با توجه به روند سنتز مواد در این روش، اکسیدهایی با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف بدست میآیند. روش سل-ژل نسبت به دیگر روشها مزیتهایی دارد که سبب شده از آن بهعنوان یک روش مناسب، با دقت زیاد در تهیه نانوذرات و لایههای نازک استفاده شود. از جمله مزیتهای این روش: سادگی روش، قابل کنترل بودن مراحل سنتز، خلوص و همگنی محصول، کنترل تناسب عنصری[3]، واکنشپذیری شیمیایی بالا، دمای واکنش پایین و تهیه پوششها در مقیاس بزرگ را میتوان نام برد.
در اینجا لازم میدانیم ابتدا به شرح روش سلژل پرداخته و سپس مراحل دستیابی به محصول نهایی را تشریح میکنیم.
2-1-1-1- روش سلژل برای تهیه نانوذرات TiO2
فرآیند سل-ژل در دو مسیر آلکوکسیدی[4]و غیر آلکوکسیدی رایج است. در روش غیرآلکوکسیدی از نمکهای غیرآلی (از قبیل نیتراتها، کلریدها، استاتها، کربناتها، استیلاستناتها[5]و...) [3-1] به عنوان ماده اولیه استفاده میشود. در سنتز غیر آلکوکسیدی نیاز به مواد اضافی برای حذف آنیونهای غیرآلی است. چون در این مسیر اغلب هالیدها، در اکسیدهای نهایی باقی میمانند و حذف آنها بسیار مشکل است.
مهمترین و متداولترین روش فرایند سل-ژل، در تهیه مواد معدنی اعم از شیشه‌ها، پایه‌های کاتالیست و سرامیکها، مسیر آلکوکسیدی میباشد. در این روش از ترکیبات آلی- فلزی مانند ....
.
.
-1-2- روش همرسوبی[1]
روش تهیه کلوئید مواد از فاز مایع، همرسوبی نامیده میشود و شامل تهیه رسوب، با اضافه کردن یک محلول پایه ( ,NaOH ,NH4OHاوره) به ماده آغازین و هیدرولیز آنها میباشد. که با بازپخت رسوب حاصل، اکسید موردنظر تهیه میشود. واکنش تشکیل رسوب نسبتاً سریع انجام میشود، بههمین علت، عدم کنترل اندازه ذرات و توزیع آنها یکی از عیوب این روش میباشد. در روش همرسوبی برای تهیه نانوذرات TiO2، معمولاً از TiCl4 ...
.
-1-3- روش سولوترمال[1]
در این روش واکنشهای شیمیایی در یک محلول آبی (هیدروترمال) و یا در یک محلول غیرآبی (روش سولوترمال) با چند ماده آلی از قبیل متانول، 1و4 بوتانول و تولوئن [17,18] تحت فشار بالا و دماهای پایین (معمولاً کمتر از C˚25) انجام میشود. دمای انجام واکنش، بستگی به واکنش مورد نیاز برای بهدست آوردن ماده نهایی دارد. معمولاً برای بلوری شدن مواد نهایی، نیاز به بازپخت مواد زیر نقطه ذوب ضرورت دارد. در صورت استفاده از محلولهای آبی بهعنوان حلال، فناوری هیدروترمال مورد استفاده قرار میگیرد. فرآیند هیدروترمال بهدلیل استفاده از آب بهعنوان حلال، بیشتر در تهیه هیدروکسیدها، اکسی هیدروکسیدها یا اکسیدها مناسب است. برای تهیه مواد غیراکسیدی (بهخصوص نیتریدها، کالگوگنیدها و ...) نیازمند استفاده از فرایندهایی هستیم که از حلالهای غیر آبی استفاده میکنند. دما و فشار در اکثر موارد حلالیت را بهبود میبخشد. افزایش این فاکتورها، افزایش غلظت پیشماده را در حلال القا میکند که این خود به فرایند رشد (به خصوص میکرو یا نانوبلورها ...
.
.
2-3- مروری بر مقالات بینالمللی در زمینه خواص ساختاری و اپتیکی نانوذرات و لایههای نازک اکسید تیتانیوم
2-3-1- سنتز نانوذرات TiO2به روش سلژل
سلژل که شامل واکنشهای هیدرولیز و چگالش پیشمادههای آلکوکسیدی است، روشی مطمئن برای سنتز اکسیدهای فلزی بسیار ریز میباشد [38]. محققان روش سل- ژل را به صورتهای مختلفی مورد استفاده قرار دادهاند. وانگ[1] و همکارانش [39]، تترا n- بوتیل تیتانات را به آب دییونیزه افزوده و با اضافهکردن اسید هیدروکلریک یا آمونیاک، ژلی تهیه کردهاند که پس از خشک کردن، آسیاب کردن و کلسینهکردن در دماهای مختلف، نانوپودر TiO2 حاصل شد. طیفهای XRD تهیه شده از پودرهای بازپخت شده در دماهای مختلف (شکل 2-14) نشان میدهد که ...
.
.
2-3-4- سنتز نانوپودر تیتانیا به روش CVC[1]
Yuو همکاران [40] با استفاده از فرآیند CVC، تیتانیوم تتراایزوپروپکساید (TTIP)[2] را با سرعت معینی به داخل لوله راکتوری با دیواره داغ تغذیه کردند. طی واکنش، ذرات TiO2 از فاز گازی روی سطح میلهی کوارتزی که به طور افقی در مرکز لوله راکتور قرار گرفته است، رسوب کردهاند. ذرات تولید شده از 4 منطقه مختلف روی میله جمعآوری شدند (شکل2-21) ...
.
.
-3-5- خواص ساختاری و اپتیکی لایههای نازک اکسیدتیتانیوم به روش اسپری پایرولیزیز
- خواص ساختاری:
در این گزارش Patil و همکاران [41]، لایههای نازک TiO2را بر روی زیرلایه شیشه به روش اسپری پایرولیزیز و با پیشماده تیتانیل استیل استنات[1]و حلال اتانول تهیه کردند. لایهنشانی در سه دمای زیرلایه 350، 400 و C˚450 انجام شده است. پارامترهای بهینه لایهنشانی در جدول 2-2 گزارش شده است. واکنشهای انجام شده بر روی سطح داغ بهصورت زیر اتفاق میافتند...
.
.
فهرست مطالب
فصل دوم: روش های سنتز نانوذرات و لایه های نازک دی اکسید تیتانیوم.. 1
2-1- روش های سنتز از فاز مایع. 1
2-1-1-1- روش سل ژل برای تهیه نانوذرات TiO2 2
2-1-1-2- مراحل فرایند سل-ژل.. 4
2-1-4- سنتز نانوذرات به روش هیدروترمال.. 11
2-1-5- روش مایسل معکوس یا میکروامولسیون 12
2-2- روش های سنتز از فاز گازی.. 15
2-2-1- لایه نشانی بخار شیمیایی (CVD) 15
2-2-2- لایه نشانی بخار فیزیکی (PVD) 19
2-2-3- کندوپاش (Sputtering) 19
2-2-4- روش چگالش از بخار شیمیایی (CVC) 21
2-2-5- روش لایه نشانی اسپری پایرولیزیز (SPD) 22
2-3-1- سنتز نانوذرات TiO2به روش سل ژل.. 23
2-3-2- سنتز نانوذرات TiO2 در دمای پایین به روش سل-ژل.. 25
2-3-3- سنتز نانوذرات تیتانیا به روش هیدروترمال با امواج فراصوتی.. 27
2-3-4- سنتز نانوپودر تیتانیا به روش CVC.. 28
2-3-5- خواص ساختاری و اپتیکی لایه های نازک اکسیدتیتانیوم به روش اسپری پایرولیزیز. 30
2-3-6- مشخصه یابی لایه های نازک TiO2 تهیه شده به روش کندوپاش (اسپاترینگ) 32
2-3-7- سنتز لایه های نازک TiO2 به روش CVD.. 35
مراجع. 37
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
جدول2-1: شرایط فرایند CVD برای رسوب فلزات و نیمرساناها 18
جدول2-2: پارامترهای لایه نشانی با مقادیر بهینه به روش اسپری پایرولیزیز. 31
جدول2-3: تاثیر دمای زیرلایه بر روی خواص لایه های نازک TiO2 سنتز شده به روش اسپری.. 32
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل2-1: نگاهی به فرایند سل ژل و کاربردهای آن.. 7
شکل2-3: مراحل فرایند سل-ژل.. 8
شکل2-4: مراحل مختلف تهیه ژل (a) سل (b) ژلتر (c) آئروژل (d) اگزروژل 10
شکل2-5: تشکیل مایسل معکوس... 14
شکل2-6: مراحل فرایند سنتز نانوذرات به روش مایسل معکوس 14
شکل2-7: سنتز BaFe12O9به روش احتراقی. شعله از چپ به راست در حال انتشار است 15
شکل2-9: رسوب انتخابی لایه رسوبی.. 19
شکل2-10: مراحل تشکیل لایه نازک در فرایند CVD.. 19
شکل2-12: طرح شماتیکی از دستگاه سنتز نانودرات به روش CVC.. 22
شکل2-13: طرح شماتیک از دستگاه لایه نشانی و پارامترهای موثر به روش اسپری پایرولیزی.. 24
شکل 2-14: طیف های XRD نانوذرات TiO2 در دماهای بازپخت مختلف به مدت 2 ساعت 25
شکل 2-15: منحنی تغییر اندازه نانوذرات با افزایش دمای بازپخت 25
شکل 2-16: تغییرات اندازه ذرات با افزایش مدت زمان بازپخت در دمای (a) C˚350، (b) C˚500، (c) C˚1000 26
شکل2-18: تصویر HRTEM پودر TiO2 پیرسازی شده به مدت 12 ساعت در C˚100 27
شکل2-19: طیف UV-Vis نانوپودر تیتانیا پیر شده در دماهای مختلف بازپخت... 28
شکل2-20: تصاویر TEM پودرهای TiO2 تهیه شده به روش هیدروترمال (a) به کمک امواج فراصوتی (b) معمولی 29
شکل2-21: (a) شماتیکی از محل های جمع آوری ذرات داخل راکتور CVC (b) توزیع دمایی داخل راکتور 30
شکل2-22: طیفهای XRD پودرهای جمع آوری شده در هر منطقه. 30
شکل2-24: طیف عبور اپتیکی لایه های نازک TiO2 در دماهای بستر مختلف... 33
شکل2-25: طیف های پراش پرتو X فیلم TiO2 لایهنشانی شده و بازپخت شده 34
شکل2-26: نمودار گاف اپتیکی (a) مستقیم و (b) غیرمستقیم لایه های تهیه شده به روش RF-Sputtring 35
شکل2-27: (a) ضریب شکست (b) ضریب خاموشی رسم شده برای لایه های تهیه شده به روش اسپاترینگ 35
شکل2-29: تصاویر SEMاز مقطع عرضی لایههای نشانده شده در دمای (a) C˚ 325 (b)C˚362. 37
فایلهای مرتبط :
خواص و کاربردهای نانو ذرات اکسید تیتانیوم